JPH0394195A - 支持格子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、加圧水型軽水炉等の原子炉において使用され
る核燃料集合体の支持格子に係わり、特に各格子空間内
における冷却水の流れを乱流とし、燃料棒の冷却効率を
高めるための改良に関する。

「従来の技術」 第８図は、一般的な核燃料集合体の支持格子を示す斜視
図である。

この支持格子は、複数枚の内ストラップＩを格子状に組
み合わせて固定し、多数の格子空間２を画成したうえ、
これら内ストラップ１の外周縁を外ストラップ３で囲っ
て固定したものであり、所定の格子空間２にそれぞれ燃
料棒（図示略）を平行に挿通して固定することにより、
燃料集合体が構成される。なお図中４はスリーブである
。

ところで、この種の燃料集合体は炉心内において垂直に
配置され、下方から冷却水を循環することにより熱を外
部に取り出すため、燃料棒と冷却水との熱交換効率を高
めることが重要である。

そこで熱交換促進の試みの一つとして、第９図に示すよ
うに前記内ストラップ１の上端に舌片を一体に形成し、
これら舌片を鈍角に折り曲げてベーン５とし、支持格子
を通過した直後の冷却水を撹拌して、燃料棒と冷却水の
接触効率を高める構成が提案されている。

「発明が解決しようとする課題」 ところが上記の支持格子では、ベーン５で撹拌効果が得
られる範囲が支持格子と支持格子の間の燃料棒が露出し
た部分に限られ、支持格子の内部では依然として冷却水
が整った層流として流れていることが本発明者らの実験
から判明した。

したがってこの支持格子では、各格子空間２の内部で燃
料棒と冷却水との熱交換効率が依然低く、その分の改善
余地を残していると考えられる。

「課題を解決するための手段」 本発明は上記課題を解決するためになされたもので、複
数のストラップを互いに交差させ、多数の格子空間を画
成してなる支持格子において、各ストラップの少なくと
も一部には、ストラップの交差部の近傍でかつストラッ
プの幅方向中間部に、格子空間に挿通された燃利棒には
接触せずに格子空間内に斜め上向きに突出する中間ベー
ンを形成したことを特徴とし、これら中間ベーンに上っ
て格子空間内を流れる冷却水を乱流として、燃料棒と冷
却水との熱交換効率を向」二ずる作用を得る。

なお、同じ格子空間内に突出したベーンは、その格子空
間の中心軸回りの回転対称をなすように形成されること
が望ましい。

「実施例」 第１図ないし第３図は本発明に係イつる支持格子の第１
実施例を示し、第ｌ図は側断面図、第２図は斜視図、第
３図は平面図である。

この支持格子は、多数のジルカロイあるいはインコネル
製の細長い矩形状の内ストラップ１０を縦横等間隔に交
差させて固定し、平面視正方形をなす格子空間１ｌを多
数画成したうえ、これら内ストラップｌＯの外周縁を外
ストラップ（図示略）で囲って固定したものである。

前記内ストラップ１０には、個々の格子空間ｌｌを画成
する壁面の中央に、それぞれ格子空間１１内に突出する
スプリング１２およびディンプルｌ３が形成され、これ
らによって格子空間ＩＩに挿通された燃利棒Ｎ（第３図
参照）が格子空間１１の中心軸線に沿って支持される上
うになっている。

３ また、内ストラップ■０には、下側のディンプル１３の
近傍でかつストラップ交差部１０Ａの両側位置に、それ
ぞれ上端が開くコ字状の切線１４が形成され、これら切
線ｌ４の内部は、ストラップ交差郎１０Ａの側が垂直辺
、反対側が斜辺とされた直角三角形状の舌片が形成され
、さらにス１・ラップ交差部１０Ａをはさんで隣接する
舌片同士が互い違いに折り曲げられて中間ベーンｌ５が
形成されている。

これら中間ベーン１５は、第３図に示すように縦横１つ
おきに隔てた位置にある格子空間ｌ１の四隅部分におい
て斜め上向きに突出し、同一格子空間ｌ１に突出する中
間ベーンＩ５同士は、その格子空間ＩＩの中心軸線回り
に回転対称とされ、さらに燃料棒Ｎの外周面との間には
一定の距離が空くように寸法設定されている。

中間ベーン１５の折り曲げ角度（α゜）および面積は、
大きくするほど乱流発生効果が高くなる反面、冷却水の
流水抵抗も増犬ずるので、これらのバランスを考慮して
決定すべきである。

４ 一方、内ストラップ１０の上端には、ストラップ交差部
１０Ａの両側近傍において、それぞれ上方に延びる一対
の直角三角形状の舌片が対称に形成され、これら舌片は
中間ベーンｌ５が突出していない格子空間Ｉｆ側に一定
角度折り曲げられて上端ベーンｌ６とされている。

同じ格子空間１１に突出した上端ベーンｌ６同士は、そ
の格子空間ｌ１の中心軸線回りに回転対称とされ、燃料
棒Ｎとの間には一定の間隙が形成されている。なお、」
二端ベーンｌ６の折り曲げ角度β゜および面積は、前記
同様に大きくするほど乱流効果が増す反面、流水抵抗が
増大するため、これらのバランスを考慮して決定すべき
である。

上記構成からなる支持格子によれば、中間ベーンｌ５を
形成したことにより、炉心に流される冷却水が格子空間
ＩＩ内を下から上に通過する際に燃料棒Ｎの周囲を回る
螺旋状の乱流となり、燃料棒Ｎに対する冷却水の接触効
率が増大するため、上端ベーン１６のみでは乱流発生効
果が得られない支持格子の内部において熱交換効率を向
上することができる。

また、各中間ベーンｌ５を回転対称に形成したことに上
り、四角い格子空間１１内を冷却水が螺旋状に流れ、格
子空間１１の四隅部分でさらに渦流が発生して高い撹拌
効果が得られるため、中間ベーンＩ５の寸法に比して大
きな熱交換促進効果が得られる利点を有する。

なお、上記実施例では下側のディンプルＩ３に隣接して
中間ベーンｌ５を形成していたが、中間ベーンＩ５は図
示の位置に限らず、例えば、第４図のように内ストラッ
プＩＯの幅方向中央部に形成したり、あるいは第１図よ
り下方に形成するなど、必要に応じて上下に位置変更し
てよい。

また、第５図に示すように、上端ベーンｌ６と鉛直方向
に対向する位置に中間ベーンｌ５を形成することも可能
であるし、第６図に示すように上端ベーンｌ６を設けず
に中間ベーン１５のみ形成した構戊や、第７図に示すよ
うに全ての格子空間１ｌの四隅に中間ベーンＩ５を突出
させる構成も可能である。

さらに、スプリング１２およびディンプルｌ３の配置お
よび形状を中間ベーンＩ５との関係で変更してもよいし
、中間ベーンｌ５を折曲線から曲げる代わりに、曲面状
に捻った形状として流水抵抗の軽減を図ってもよい。

さらにまた、中間ベーンＩ５の形状は図示のような三角
形状だけでなく、燃料棒Ｎ側の斜辺を円弧状に形成して
燃料棒Ｎの周面との距離を一定にしてもよいし、矩形状
など他の形状に変更することも可能である。

「発明の効果」 以上説明したように、本発明に係わる支持格子では、中
間ベーンを形成したことにより、炉心に流される冷却水
が格子空間内を下から上に通過する際に乱流となり、燃
料棒に対する冷却水の接触効率が増大ずるため、従来の
上端ベーンのみを設けた構成では乱流発生効果が得られ
ない支持格子の内部において、熱交換効率を向上させる
ことが可能てある。

また、中間ベーンを格子空間の中心軸線回りの７ 回転対称に形成した場合には、四角い格子空間内を冷却
水が螺旋状に流れ、格子空間の四隅部分で渦流が発生し
てさらに高い撹拌効果が得られるため、中間ベーンの寸
法に比して大きな熱交換促進効果が得られる利点を有す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本発明に係わる支持格子の一実施
例を示し、第１図は縦断面図、第２図は斜視図、第３図
は平面概略図である。また、第４図は本発明の第２実施
例の縦断面図、第５図ないし第７図は本発明の第３ない
し第５実施例の平面概略図である。 一方、第８図は一般的な支持格子の斜視図、第９図はそ
の一部を拡大した斜視図である。 Ｎ・・・燃料棒、ｌＯ・・・内ストラップ、ＩＯＡ・・
・ストラップ交差部、Ｉ１・・格子空間、１２・・・ス
プリング、１３・・・ディンプル、ｌ４・・切線、Ｉ５
・・・中間ベーン、ｌ６・・・上端ベーン。 ８

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数のストラップを互いに交差させ、多数の格子
   空間を画成してなる支持格子において、前記各ストラッ
   プの少なくとも一部には、各ストラップの交差部の近傍
   でかつストラップの幅方向中間部に、格子空間に挿通さ
   れた燃料棒には接触せずに格子空間内に斜め上向きに突
   出する中間ベーンを形成したことを特徴とする支持格子
   。
2. （２）同一の格子空間内に突出した中間ベーンは、その
   格子空間の中心軸回りの回転対称をなすことを特徴とす
   る支持格子。